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1、基于西门子PLC密码锁电气控制系统的研究目 录前言1第一章 绪论21.1密码锁的发展2第二章 密码锁的硬件设计42.1 S7200PLC的系统组成42.2 控制要求52.3 PLC的选型52.4 I/O口分配表6 2.5 PLC外部接线图8第三章 密码锁的软件设计93.1梯形图93.2程序分析163.3 程序设计的局限性和优点17小 结18致谢19【参考文献】19基于西门子PLC密码锁电气控制系统的研究【摘要】 本设计是采用西门子PLC来设计密码程序的，程序中应用到了近20 个计数器。设计的密码锁外观图类似于银行取款机台上的键盘。给人感觉就和那种输入密码的过程一样。其实不然，本设计中采用了计数
2、器控制的特点，每个计数器的次数设定为几次那么所对应的按键就要按几次。本设计分为开锁环节和解锁环节，开锁环节设定六个按键有效，解锁环节设定了七个按键有效，这样一来设定的开锁密码位数就大于等于六位了，解锁密码位数就大于等于七位。要看计数器设定的次数而定。如果密码锁报警的话必须先输入解锁密码，后输入开锁密码方能开锁。【关键词】 密码锁 可编程序控制器 梯形图前 言PLC具有控制能力强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程、扩张、通信等一系列优点，是当今及今后工业控制的主要手段和控制核心，因此PLC技术、数控计数、计算机辅助设计、计算机辅助生产以及机器人技术、已并列为现代工业生产自动化的四大支柱。西门子是
3、中国多个业务领域的领先工业解决方案供应商，在制造业自动化、流程工业自动化、运动控制、驱动、低压控制以及电气安装技术方面提供了各类创新、可靠、高效和优质的产品。并全面提供系统的解决方案和服务，产品涵盖范围广，在信息、通信、自动化与控制、电力、交通医疗、照明等各个行业领域处于优势。本设计以德国西门子公司的S7200系列为主，主要介绍了PLC的产生定义及分类，具体介绍了S7200系列的组成、性能特点及基本功能，主要性能指标和输入输出系统，通过S7200 CPU226型PLC介绍了本设计的全过程，从而实现了密码锁的PLC控制。第一章 绪论1.1密码锁的发展随着人们生活水平的提高，如何实现家庭放到这一问
4、题也变得尤其的突出，传统的机械锁由于其结构的简单，被撬的事件屡见不鲜，同时，季节所一般配有金属钥匙，带起来太重，万一弄丢了，所可能就没用了。电子锁保密性高，密码泄露了，换个密码，锁照样能用；使用灵活性好，安全系数高，能够防止不法分子多次试探密码；性价比好，因此，密码锁受到了广大用户的青睐。出于安全、方便等方面的需要，许多智能锁（如指纹辨识、IC卡辨识）已相继问世，但这些产品的特点是针对特定指纹或有效卡，只能使用与保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜。房间等，而且卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上成本比较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。远古时代，锁最初的样式只是用于捆绑物品的绳子和绳结，
5、以表示主人对物品的占有。在古希腊著名的传说里，马其顿过往的王子亚历山大侵入阿拉伯半岛，占领了格尔迪奥恩。在承德街道中心有的神殿中摆放有一辆古老的战车，战车上市著名的“格尔迪奥斯绳结”，根据传说解开绳结的人就是亚洲的统治者。亚历山大都无法解开它。左后，他拔出了宝剑，用亚历山大的方式，一剑将绳结砍成两断。不过锁具的发源，却并不是从亚历山大的王国开始。世界各国的专家们普遍认为锁具的发源中心有两个：一个是两河流域及埃及，最后传到希腊、罗马甚至整个西欧，直至英伦三岛，再到美国；另外一个中心就是中国，北上传入朝鲜，东上传入日本，南下传入越南等地。这一切变化，都发生在人类有了房间和房门以后。最初限定房门的只
6、是粗陋的木栓它逐渐演变成额更为结实的金属锁，为了能把它们插在锁里固定住，机构中便使用了发条和簧片这些装置的结构位置加以改变，各种制式的锁具便诞生了出来，为了打开它们，我们需要特定的钥匙。早期的各种机械锁定装置是基于各种力学原理的基本之上创造出来的。钥匙的功能就是使锁内的锁定机构发生相应的变动，在开锁（解码）的过程中，只有当钥匙编码和锁编码经机构内鉴别确认一致匹配时，才能通过传动机件是锁栓、锁舌动作，释放锁扣，顺利解码。机械锁具的安全性能，依靠两条机械原理，一是依靠锁内的障碍物，阻止假钥匙进入旋转，第二则利用一个或多个可移动的限位物，安装在锁内，由钥匙决定它是否在之前预定开启的位置，其数量越多，
7、安全系数也相应提高。电子锁是采取电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不适用金属钥匙，保密性、精度都有很大提高。电子所得发明思路，源自古代发明的自动机械，例如古希腊数学家赫伦的液压自动门，中国古代诸葛亮的木牛流马，它们以 重力或蒸汽压力驱动，最广泛的用途乃是用在古代木道德地下机关。电子工业的诞生，使得一微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日潜力的跃进。据有关资料介绍，电子锁得研究从30年代就开始了，在某些特殊场所早就有所应用。研究这种锁的初衷，是提高锁的安全性，因为电子锁的密码钥量（密码量）极大，可以和机械所配合，避免因钥匙被仿制
8、而出现的问题。在安全性极高的前提下，他的另一个特点无需钥匙却被越来越多的人 所欣赏。因为人们携带的要是很多已经成为累赘，而电子锁只需要记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们的烦恼，电子所得种类繁多，从大的方面讲可能有数十种，例如数码锁、指纹锁、卡片锁、磁卡锁、生物锁等等。但是能谈的上实用一些或者大众化一些的还是按键式电子密码锁，这是一种操作方式类似于银行取款机式的电子锁，通过键盘上的数码按键依次输入一组密码，如果密码与内部已约定的密码相同，则输出一个电信号，以驱动电磁铁或者小马达将门闩打开，完成一个开锁过程。进入20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子所得体积缩小，可靠性提高
9、，廉价产品开始出现。实用性已经具备，可以说已经有了冲击机械所市场的条件。第二章 密码锁的硬件设计2.1 S7200PLC的系统组成一S7200 的系统基本构成S7200是西门子公司前几年投入市场的小型可变程序控制器，可以单机控制，也可以进行输入|输出和功能块的扩展。S7200属于整体式结构，它价格低廉，结构小巧，可靠性高，运行速度快，有极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，具有很高的性能价格比。根据控制规模的大小（即输入|输出点数的多少），可以选择相应的CPU主机。除了CPU221以外，其他CPU主机均可进行系统扩张，在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。同其他的PLC一样，
10、S7 200的系统基本组成也是由主机单元加编程器组成。在需要进行系统扩展时，系统组成中还可以包括：数字量扩展单元模块、模块量扩展单元模块、通信模块、网络设备、人机界面（HMI）等。二、主机单元S7200的主机单元的CPU共有两个系列：CPU21X及CPU22X。CPU21X系列包括CPU212，CPU214，CPU215，CPU216，CPU22X系列包括CPU222，CPU224，CPU226，CPU226XM。由于CPU21X系列属于S7200的第一代产品，不再做具体介绍。CPU22624输入/16输出共40个数字量I/O点；可连接7个扩展模块单元，最大可扩展至248个数字量I/O点或35
11、路模拟量I/O；13KB的程序和数据存储器空间；6个独立的30 KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出；具有PID控制器；2个RS485 通信/编程口；具有多点接口（Multi Point Interface，MPI）通信协议；具有点对点（Point to Point Interface，PPI）通信协议； 具有自由通过信口； I/O端子排可以很容易地整体拆除；2.2 控制要求1).如图2-1所知，密码锁共有14个按键，分别为：启动按钮SB1，停止按钮SB12，复位按钮SB13，未知按钮（主人知道它的作用）SB14，按钮0，按钮1，按钮2，按钮3，按钮4，按钮5，按钮6，按钮7
12、，按钮8，按钮9。 2)系统按启动按钮后，开锁开始，顺序依次输入正确的密码，否则累计3次输入错误密码不能再输入，此时报警接通并开始报警，时间为1分钟。按照顺序和按压次数依次按下6个按钮完成输入，然后执行开锁动作。 图2-1密码锁面板图3)当不小心按错密码时可按一下复位按钮重新输入密码，有3次机会，达到3次输入错误的密码报警器开始报警。4)因为不能输入开锁密码，只有当主人来了以后按一下未知按钮SB14，然后输入解锁密码即可解除锁定，然后再输入正确的开锁密码即可开锁。 2.3 PLC的选型 随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC其结构形式，指令系统，编程方式，价格等各有不同使用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有重要意义。PLC的选择主要从机型。容量。输入输出模块，电源模块，特殊功能模块，通信联网能力等方面加以综合考虑，即下面对于几个重要的方面进行选择。 1I/O的确定 盲目选择点数多的机型会造成浪费。要先弄清楚控制系统的输入输出的总点数，再按实际所需总点数的15%-20%留出备用量为系统的改造等留出余 地，后确定所需PLC的点数，I/O点数也是PLC系统规模大小的量度：I/O口总数=（输入总数+输出总数）* 20%+输入总数+
